[Flutter] 如何替换so文件来动态替换Flutter代码
Posted datian1234
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了[Flutter] 如何替换so文件来动态替换Flutter代码相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一、Flutter代码的启动起点
我们在多数的业务场景下，使用的都是FlutterActivity、FlutterFragment。在在背后，我们知道有着FlutterEnigine、DartExecutor等等多个部件在支持它们的工作。我们所要探究的，就是，它们是如何启动的，Dart代码是从何而来的，以实现动态替换libapp.so。
以官方的计数器Demo为例，默认的Activity宿主，是实现了FlutterActivity的子类，对于一个Activity，我们最应该关心的就是它的onCreate方法：
- FlutterActivity# onCreate
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState)
switchLaunchThemeForNormalTheme();
super.onCreate(savedInstanceState);
delegate = new FlutterActivityAndFragmentDelegate(this);
delegate.onAttach(this);
delegate.onRestoreInstanceState(savedInstanceState);
lifecycle.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_CREATE);
configureWindowForTransparency();
setContentView(createFlutterView());
configureStatusBarForFullscreenFlutterExperience();
其实过程很简单，FlutterActivity在这里做了一些主题的设置，因为毕竟FlutterActivity也是一个常规的Activity，它就必须按照android的Activity的一些规范来进行设置。
第三行代码开始，就创建了一个我们所说的**FlutterActivityAndFragmentDelegate**对象，FlutterActivity将绝大多数的Flutter初始化相关逻辑委托给了它，而自身则专注于设置主题、窗口、StatusBar等等。
我们对delegate.onAttach(this);这一行代码的跟踪，最终能走到如下的一个创建流程：
FlutterActivity->
FlutterActivityAndFragmentDelegate->
onAttach()->
setupFlutterEngine->
1.尝试去Cache中获取Engine
2.尝试从Host中获取Engine
3.都没有的话创建一个新的Engine->
Engine #Constructor->
1. 会对Assets、DartExecutor、各种Channel、FlutterJNI做处理
2. 还会对FlutterLoader做处理->
startInitialization方法做初始化
-> 1. 必须在主线程初始化Flutter
-> 2. 先检查settings变量；
-> 3. 获取全局的ApplicationContext防止内存泄漏
-> 4. VsyncWaiter对象的初始化
-> 5. 最后会生成一个initTask交给线程池去执行
1.1 initTask对象
initTask是一个Callable对象，和Runnable类似的，我们可以将它理解成一个任务，也就是一段代码，他最终会被交给线程池去执行：
initResultFuture = Executors.newSingleThreadExecutor().submit(initTask);
initTask的代码如下
// Use a background thread for initialization tasks that require disk access.
Callable<InitResult> initTask =
new Callable<InitResult>()
@Override
public InitResult call()
ResourceExtractor resourceExtractor = initResources(appContext);
flutterJNI.loadLibrary();
// Prefetch the default font manager as soon as possible on a background thread.
// It helps to reduce time cost of engine setup that blocks the platform thread.
Executors.newSingleThreadExecutor()
.execute(
new Runnable ()
@Override
public void run ()
flutterJNI.prefetchDefaultFontManager();
);
if (resourceExtractor != null)
resourceExtractor.waitForCompletion();
return new InitResult(
PathUtils.getFilesDir(appContext),
PathUtils.getCacheDirectory(appContext),
PathUtils.getDataDirectory(appContext)
);
;
我们可以抓一下其中的关键字：
-
ResourceExtractor
-
FlutterJNI.loadLibrary
-
FlutterJNI.prefetchDefaultFontManager
-
PathUtils
不难发现，主要是在做一些资源的预取。
ResourceExtractor主要是针对在DEBUG或者是JIT模式下，针对安装包内资源的提取逻辑。
在DEBUG或者JIT模式下，需要提取Assets目录下的资源文件到存储中，Assets本质上还是Zip压缩包的一部分，没有自己的物理路径，所以需要提取，并返回真真实的物理路径。在DEBUG和JIT模式下，FlutterSDK和业务代码将被构建成Kernel格式的二进制文件，Engine将通过文件内存映射的方式进行加载。
详见：「三、libflutter.so和libapp.so」
1.2 ResourceExtractor
libflutter.so和libapp.so
在DEBUG | JIT模式下，我们是没有libapp.so的，而在release模式下，是有libapp.so文件的，我们分别解包两个不同的Apk文件，可以很清楚地看到这一点：
我们知道，libflutter.so是存放flutter的一些基础类库的so文件，而libapp.so则是存放我们业务代码的so文件，那如果在DEBUG|JIT模式下，没有libapp.so，那么我们的业务代码存储在哪里呢？
此时，我们就要看看ResourceExtractor的initResources方法，究竟干了些什么：
/** Extract assets out of the APK that need to be cached as uncompressed files on disk. */
private ResourceExtractor initResources(@NonNull Context applicationContext)
ResourceExtractor resourceExtractor = null;
if (BuildConfig.DEBUG || BuildConfig.JIT_RELEASE)
final String dataDirPath = PathUtils.getDataDirectory(applicationContext);
final String packageName = applicationContext.getPackageName();
final PackageManager packageManager = applicationContext.getPackageManager();
final AssetManager assetManager = applicationContext.getResources().getAssets();
resourceExtractor =
new ResourceExtractor(dataDirPath, packageName, packageManager, assetManager);
// In debug/JIT mode these assets will be written to disk and then
// mapped into memory so they can be provided to the Dart VM.
resourceExtractor
.addResource(fullAssetPathFrom(flutterApplicationInfo.vmSnapshotData))
.addResource(fullAssetPathFrom(flutterApplicationInfo.isolateSnapshotData))
.addResource(fullAssetPathFrom(DEFAULT_KERNEL_BLOB));
resourceExtractor.start();
return resourceExtractor;
其中的addResource方法，分别提供了VM的快照数据、iSolate的快照数据DEFAULT_KERNEL_BLOB的数据。因为Flutter本身支持热重载的特性，保存状态和快照（Snapshot）之间必然是不可分割的。
而DEFAULT_KERNEL_BLOB是一个字符串常量： “kernel_blob.bin”，结合前面的内容：
FlutterSDK和业务代码将被构建成Kernel格式的二进制文件
我们有理由猜测， “kernel_blob.bin” ，就是我们的业务代码，Flutter是支持逻辑代码热重载的，所以这个字面量加载的资源同样可能会被重新加载。
这也是为什么，如果我们在State中，新增了某个变量作为Widget的某个状态，在initState中调用了，然后使用热重载之后，会导致State中找不到这个变量，因为initState在初次启动时就被调用过了，后续的热重载只会将之前的Snapshot恢复回来，而不会走initState的逻辑。
我们可以在app-debug.apk的assets中，找到"kernel_blob.bin"文件，同样也可以找到isolate_snapshot_data、vm_snapshot_data文件，所以ResourceExtractor加载的，基本上都是这个文件夹中的文件。
但是，在非DEBUG|JIT模式下，就不需要通过ResourceExtractor来进行加载了。
回到initTask方法，只在resourceExtractor != null时，会去等待它的完成。
ResourceExtractor resourceExtractor = initResources(appContext);
flutterJNI.loadLibrary();
// Prefetch the default font manager as soon as possible on a background thread.
// It helps to reduce time cost of engine setup that blocks the platform thread.
Executors.newSingleThreadExecutor()
.execute(
new Runnable()
@Override
public void run()
flutterJNI.prefetchDefaultFontManager();
);
if (resourceExtractor != null)
resourceExtractor.waitForCompletion();
1.3 FlutterJNI#loadLibrary
public void loadLibrary()
if (FlutterJNI.loadLibraryCalled)
Log.w(TAG, "FlutterJNI.loadLibrary called more than once" );
System.loadLibrary( "flutter" );
FlutterJNI.loadLibraryCalled = true;
代码比较简单，无非就是调用System.loadLibrary去加载Library文件。需要注意的是，表面上找到是flutter，但是在Native（C++)层中，会为它拼接上前缀和后缀：lib和.so，所以，实际上load行为查找的是位于apk包下的lib目录下的对应架构文件夹下的libflutter.so。
initTask任务提交给线程池之后，就相当于startInitialization走完了。
你会发现有个问题，在Debug模式下，我们加载业务代码是从二进制文件："kernel_blob.bin"中加载的，而Release模式下，实在libapp.so中加载的，上面已经出现了加载"kernel_blob.bin"和libflutter.so ，那么在release模式下，另一个Library文件：libapp.so是什么时候加载的呢？
所以，就要进入我们的第二个关键方法：ensureInitializationComplete
二、ensureInitializationComplete
实际上，ensureInitializationComplete和startInitialization在FlutterEngine的初始化代码中
flutterLoader.startInitialization(context.getApplicationContext());
flutterLoader.ensureInitializationComplete(context, dartVmArgs);
代码一百多行，但是大多都是一些配置性的代码：
public void ensureInitializationComplete(
@NonNull Context applicationContext, @Nullable String[] args)
if (initialized)
return;
if (Looper.myLooper() != Looper.getMainLooper())
throw new IllegalStateException(
"ensureInitializationComplete must be called on the main thread" );
if (settings == null)
throw new IllegalStateException(
"ensureInitializationComplete must be called after startInitialization" );
try
InitResult result = initResultFuture.get();
List<String> shellArgs = new ArrayList<>();
shellArgs.add( "--icu-symbol-prefix=_binary_icudtl_dat" );
shellArgs.add(
"--icu-native-lib-path="
+ flutterApplicationInfo.nativeLibraryDir
+ File.separator
+ DEFAULT_LIBRARY);
if (args != null)
Collections.addAll(shellArgs, args);
String kernelPath = null;
if (BuildConfig.DEBUG || BuildConfig.JIT_RELEASE)
String snapshotAssetPath =
result.dataDirPath + File.separator + flutterApplicationInfo.flutterAssetsDir;
kernelPath = snapshotAssetPath + File.separator + DEFAULT_KERNEL_BLOB;
shellArgs.add( "--" + SNAPSHOT_ASSET_PATH_KEY + "=" + snapshotAssetPath);
shellArgs.add( "--" + VM_SNAPSHOT_DATA_KEY + "=" + flutterApplicationInfo.vmSnapshotData);
shellArgs.add(
"--" + ISOLATE_SNAPSHOT_DATA_KEY + "=" + flutterApplicationInfo.isolateSnapshotData);
else
shellArgs.add(
"--" + AOT_SHARED_LIBRARY_NAME + "=" + flutterApplicationInfo.aotSharedLibraryName);
// Most devices can load the AOT shared library based on the library name
// with no directory path. Provide a fully qualified path to the library
// as a workaround for devices where that fails.
shellArgs.add(
"--"
+ AOT_SHARED_LIBRARY_NAME
+ "="
+ flutterApplicationInfo.nativeLibraryDir
+ File.separator
+ flutterApplicationInfo.aotSharedLibraryName);
shellArgs.add( "--cache-dir-path=" + result.engineCachesPath);
if (!flutterApplicationInfo.clearTextPermitted)
shellArgs.add( "--disallow-insecure-connections" );
if (flutterApplicationInfo.domainNetworkPolicy != null)
shellArgs.add( "--domain-network-policy=" + flutterApplicationInfo.domainNetworkPolicy);
if (settings.getLogTag() != null)
shellArgs.add( "--log-tag=" + settings.getLogTag());
ApplicationInfo applicationInfo =
applicationContext
.getPackageManager()
.getApplicationInfo(
applicationContext.getPackageName(), PackageManager.GET_META_DATA);
Bundle metaData = applicationInfo.metaData;
int oldGenHeapSizeMegaBytes =
metaData != null ? metaData.getInt(OLD_GEN_HEAP_SIZE_META_DATA_KEY) : 0;
if (oldGenHeapSizeMegaBytes == 0)
// default to half of total memory.
ActivityManager activityManager =
(ActivityManager) applicationContext.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
ActivityManager.MemoryInfo memInfo = new ActivityManager.MemoryInfo();
activityManager.getMemoryInfo(memInfo);
oldGenHeapSizeMegaBytes = (int) (memInfo.totalMem / 1e6 / 2);
shellArgs.add( "--old-gen-heap-size=" + oldGenHeapSizeMegaBytes);
if (metaData != null && metaData.getBoolean(ENABLE_SKPARAGRAPH_META_DATA_KEY))
shellArgs.add( "--enable-skparagraph" );
long initTimeMillis = SystemClock.uptimeMillis() - initStartTimestampMillis;
flutterJNI.init(
applicationContext,
shellArgs.toArray(new String[0]),
kernelPath,
result.appStoragePath,
result.engineCachesPath,
initTimeMillis);
initialized = true;
catch (Exception e)
Log.e(TAG, "Flutter initialization failed." , e);
throw new RuntimeException(e);
显然，ensureInitializationComplete也必须在主线程中进行调用，并且必须在startInitialization之后进行调用。此外，我们要注意另外一个东西：shellArgs。
2.1 ShellArgs
Shell是什么大家并不陌生，在计算机中，Shell通常作为系统调用和用户操作之间的那么个东西，它存在的形式在Linux/Mac中一般就是一个Shell软件，通常运行在终端当中（你可以粗略地就将Shell 和终端划等号 ）。
所以，Flutter的Shell自然而然地旨在设置Flutter运行的一个「基底」，ShellArgs，则是我们使用这么个「基底」的参数。
和之前提到的ResourceExtractor在JIT|DEBUG模式下主动去加载VM和Isoalte快照数据类似地，ShellArgs会在DEBUG和JIT模式下，去设置VM快照数据、Isolate快照数据和Kernel的地址。
别忘了，Kernel即上述的“kernel_blob.bin”二进制文件，是在Debug阶段我们的业务代码，和libapp.so是相对的。
而在除上述之外的条件下，Flutter设置了一个AOT_SHARED_LIBRARY_NAME的路径：
shellArgs.add(
"--" + AOT_SHARED_LIBRARY_NAME + "=" + flutterApplicationInfo.aotSharedLibraryName);
shellArgs.add(
"--"
+ AOT_SHARED_LIBRARY_NAME
+ "="
+ flutterApplicationInfo.nativeLibraryDir
+ File.separator
+ flutterApplicationInfo.aotSharedLibraryName);
在运行时，这个向shareArgs这个List中添加内容的两个字符串的内容，大致上就是指定了装载在系统的Apk安装包中的so文件的路径。
--aot-shared-library-name=libapp.so
--aot-shared-library-name=/data/app/~~RjRJYnLhVBHYW8pHHPeX2g==/com.example.untitled1-wcMTYW1VkfGA2LxW62gUFA==/lib/arm64/libapp.so
因为Tinker本身是支持二进制SO库的动态化的，之前尝试过去动态修改
aotSharedLibraryName的值和路径，希望FlutterLoader从该地址去加载libapp.so，以实现Android侧借助Tinker热修复Flutter代码，但是并没有细看源码，打了N个Debug包去测试，结果现在发现这逻辑压根没走。
除了上述的两个libapp.so的名称和路径之外，在DEBUG | JIT模式下的ShellArgs的全家福大致如下：
其实你仔细看看，上述的Kernel的Path并没有在这里面，因为它作为参数，传递给了flutterJNI.init函数。
三、实践：自定义libapp.so的加载
至此，我们今天最开始的一个话题：Embdder和代码Dart代码从何而来， 便有了结果 。结合上述的内容，我们可以做一个小小的实践，我们通过传入ShellArgs，来加载指定的 libapp.so 文件。
回到我们最初的流程：
FlutterActivity->
FlutterActivityAndFragmentDelegate->
onAttach()->
setupFlutterEngine->
……
startInitialization
ensureInitializationComplete // alpha
我们需要在上述的过程的alpha之前，完成对***AOT_SHARED_LIBRARY_NAME*** 对应的路径（一模一样，也是 AOT_SHARED_LIBRARY_NAME ）这两个字符串的内容替换，比如：
--aot-shared-library-name=libapp.so
--aot-shared-library-name= /data/app/~~RjRJYnLhVBHYW8pHHPeX2g==/com.example.untitled1-wcMTYW1VkfGA2LxW62gUFA==/lib/arm64/libapp.so
我们希望替换成：
--aot-shared-library-name=libfixedapp.so
--aot-shared-library-name= /temp/lib/arm64/libfixedapp.so
3.1 flutterApplicationInfo和FlutterActivity#getShellArgs()
这是FlutterLoader的一个实例对象，它在startInitialization阶段被赋值：
public void startInitialization(@NonNull Context applicationContext, @NonNull Settings settings)
// ……
try
final Context appContext = applicationContext.getApplicationContext();
// ……
flutterApplicationInfo = ApplicationInfoLoader.load(appContext);
……
所以，我们只需要在合适的时机去修改这个值即可。
但是并没有合适的时机，因为Flutter并没有为我们提供可以侵入去反射设置它的时机，如果在startInitialization，我们唯一可以侵入的时机是attach()函数，但是会让我们反射设置的值被覆盖掉。
但是，我们关注一下，在setupFlutterEngine时，我们new FlutterEngine的参数：
flutterEngine =
new FlutterEngine(
host.getContext(),
host.getFlutterShellArgs().toArray(),
/*automaticallyRegisterPlugins=*/ false,
/*willProvideRestorationData=*/ host.shouldRestoreAndSaveState());
此处的host，就是我们的FlutterActivity，因为FlutterActivity本身就是FlutterActivityAndFragmentDelegate.Host接口的实现类，而这个host.getFlutterShellArgs().toArray()，最终会作为我们在FlutterActivity预设的参数，在所其他系统预设参数被加入之前被加入到我们的shellArgs数组中。
所以，我们在FlutterActivity的子类，也就是MainActivity下，重写getFlutterShellArgs()方法：
class MainActivity: FlutterActivity()
override fun getFlutterShellArgs(): FlutterShellArgs
return super.getFlutterShellArgs().apply
this.add( "--aot-shared-library-name=libfixedapp.so" )
this.add( "--aot-shared-library-name=/data/data/com.example.untitled1/libfixedapp.so" )
我们可以在debug模式下debug，看看有没有效果：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bIIcdsTP-1674006655483)(null)]
显然，是有效果的。
因为只能从几个特定的目录中去加载so库文件，我们必须将补丁SO文件放在
/data/data/com.example.untitled1对应的目录之下。
接下来，我们先写一个有bug的Flutter代码，我们把标题改成：This is Counter Title with bug ， 并且新增一个 _decrementCounter() ， 并把计数器的加法按钮对应的增加按钮，改成减少调用。
然后在Flutter项目根目录使用安装Release包：
flutter build apk --release
adb install build/app/outputs/flutter-apk/app-release.apk
然后我们修复Bug，将代码恢复到最开始的默认状态，然后：
flutter build apk --release
open build/app/outputs/flutter-apk/
解压apk，然后把对应的so文件移出来，放到对应的文件夹下： /data/data/com.example.untitled1/libfixedapp.so 。完成之后，重新启动程序，即可从新的、我们指定的路径加载新的 libapp.so 了：
作者：开中断
链接：https://juejin.cn/post/7189533148022046778
最后
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